pasirinkimas
Jei CO2 paverčiate sintezės dujomis, gausite vertingą žaliavą chemijos pramonei. TU Wien mokslininkai parodo, kaip tai veikia net kambario temperatūroje ir aplinkos slėgyje.
Kiekvienas, kuris galvoja apie CO2, tikriausiai greitai pagalvos apie tokius terminus kaip kenksmingas klimatui arba atliekos. Nors CO2 ten buvo ilgą laiką – grynos atliekos – kuriama vis daugiau procesų, kuriais šiltnamio efektą sukeliančios dujos gali būti paverstos vertingomis žaliavomis. Tada chemija kalba apie „pridėtinės vertės chemines medžiagas“. Nauja medžiaga, kuri tai leidžia, buvo sukurta Vienos technologijos universitete ir neseniai pristatyta žurnale Communications Chemistry.
Dominiko Ederio tyrimų grupė sukūrė naują medžiagą, kuri palengvina CO2 konversiją. Tai MOCHA – tai organometaliniai chalkogenolato junginiai, kurie tarnauja kaip katalizatoriai. Elektrocheminės konversijos rezultatas yra sintezės dujos arba trumpiau sintetinės dujos, kurios yra svarbi žaliava chemijos pramonei.
CO2 tampa sintezės dujomis
Sintezės dujos yra anglies monoksido (CO), vandenilio (H2) ir kitų dujų mišinys, naudojamos kaip kitų medžiagų žaliava. Viena iš svarbiausių panaudojimo sričių yra trąšų gamyba, kai amoniakas gaminamas iš sintezės dujų. Tačiau jis taip pat gali būti naudojamas kurui, pavyzdžiui, dyzelinui, arba metanoliui, kuris naudojamas kuro elementuose, gaminti. Kadangi CO2 išgavimas iš atmosferos yra gana daug energijos reikalaujantis, prasminga CO2 išgauti iš pramonės įmonių. Todėl jis gali būti įvairių cheminių medžiagų pradinė medžiaga.
Tačiau ankstesni metodai reikalauja aukštos temperatūros ir slėgio bei brangių katalizatorių. Todėl Vienos mokslininkai ieškojo katalizatorių, su kuriais sintetinės dujos taip pat gali būti gaminamos esant žemai temperatūrai ir aplinkos slėgiui. „MOCHA veikia kitaip nei iki šiol naudojami katalizatoriai: vietoj šilumos tiekiama elektra, kad suaktyvintų katalizatorių ir inicijuotų CO2 pavertimą sintezės dujomis“, – aiškina jaunesnysis grupės vadovas Dogukanas Apaydinas, atsakingas už CO2 konversijos metodus. tyrėjų grupės tyrimai.
MOCHA kaip problemų sprendėjai
MOCHA sudaro medžiagų klasę, kuri buvo sukurta beveik prieš 20 metų, tačiau dar nerado jokio pritaikymo. Todėl organinės ir neorganinės hibridinės medžiagos išpopuliarėjo tik pastaraisiais metais. TU mokslininkai pripažino MOCHA kaip katalizatorių potencialą ir pirmą kartą atliko eksperimentus su jais. Tačiau jie susidūrė su daugybe problemų: ankstesni sintezės metodai gamino tik nedidelį kiekį produkto ir užtruko daug laiko. „Naudodami savo sintezės metodą galėjome žymiai padidinti produkto kiekį ir sutrumpinti trukmę nuo 72 iki penkių valandų“, – aiškina Apaydinas naujas MOCHA gamybos procesas.
Pirmieji bandymai parodė, kad MOCHA katalizinės savybės gaminant sintezės dujas iš CO2 yra panašios į anksčiau sukurtų katalizatorių. Be to, jiems reikia daug mažiau energijos, nes visa reakcija gali būti atliekama kambario temperatūroje. Be to, MOCHA pasirodė esąs itin stabilus. Jie gali būti naudojami skirtinguose tirpikliuose, esant skirtingoms temperatūroms arba skirtingoms pH sąlygoms ir išlaiko savo formą net po katalizės.
Nepaisant to, yra keletas parametrų, kuriuos Dogukano Apaydin ir doktorantės Hannah Rabl komanda vis dar tiria. Keletą kartų naudojant tuos pačius elektrodus energijai tiekti srovės pavidalu, našumas šiek tiek sumažėja. Kaip galima toliau tobulinti ryšį tarp MOCHA ir elektrodų, kad būtų išvengta šio našumo sumažėjimo, dabar tiriama atliekant ilgalaikius eksperimentus. „Mes vis dar esame ankstyvame paraiškų teikimo etape“, – pabrėžia Dogukanas Apaydinas. „Man patinka tai lyginti su saulės sistemomis, kurios prieš 30 metų buvo daug sudėtingesnės ir brangesnės nei šiandien. Tačiau turint tinkamą infrastruktūrą ir politinę valią, MOCHA taip pat gali būti plačiai naudojama ateityje paverčiant CO2 į sintezės dujas ir taip prisidėti prie klimato apsaugos“, – įsitikinęs A. Apaydinas.
